CN104120621A

CN104120621A - 硅酸钙作为造纸用助留增厚剂的用途

Info

Publication number: CN104120621A
Application number: CN201410305106.2A
Authority: CN
Inventors: 王成海; 孙俊民; 张战军; 陈杨; 高志军; 魏晓芬; 徐鹏
Original assignee: High Aluminum Coal Resources Development and Utilization R&D Center of Datang International Power Generation Co Ltd
Current assignee: High Aluminum Coal Resources Development and Utilization R&D Center of Datang International Power Generation Co Ltd
Priority date: 2014-06-30
Filing date: 2014-06-30
Publication date: 2014-10-29

Abstract

本发明公开了硅酸钙作为造纸用助留增厚剂的用途，属于硅酸钙在纸张抄造中的应用技术领域。本发明以硅酸钙作为造纸用助留增厚剂应用于纸张抄造，所述硅酸钙优选为活性硅酸钙，包括以下步骤：(1)将硅酸钙与水混合，制成分散液；将分散液过筛，浆液备用；(2)将造纸填料加入纸浆，再加入步骤(1)制备的浆液；或者将步骤(1)制备的浆液与造纸填料同时加入纸浆中；(3)添加其它造纸助剂，按照常规造纸工艺进行纸张抄造。本发明将硅酸钙作为助留增厚剂应用于纸张抄造，操作简单；明显提高纸张灰分及松厚度；节省植物纤维用量，降低生产成本。

Description

硅酸钙作为造纸用助留增厚剂的用途

技术领域

本发明涉及硅酸钙的新用途，尤其涉及硅酸钙作为造纸用助留增厚剂应用于纸张抄造的用途，属于硅酸钙在纸张抄造中的应用技术领域。

背景技术

粉煤灰是燃煤在锅炉燃烧过程中产生的固体颗粒物，通过协同作用与联产技术利用粉煤灰制备新型硅酸盐填料的技术已经实现。新型硅酸钙填料是一种多孔蜂窝状，具有质软、比表面积大、沉降体积高、相对密度小、磨耗值低和白度稳定性好等特征。

然而，针对造纸行业对浆料高留着率和纸张高松厚度的需求，迄今尚无利用硅酸钙作为造纸用助留增厚剂，应用于纸张抄造的先例。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种将硅酸钙作为造纸用助留增厚剂用于纸张抄造的方法，该纸张抄造方法操作简单、灵活，明显提高纸张灰分及松厚度；节省植物纤维用量，降低生产成本。

本发明所要解决的技术问题是通过以下技术方案实现的：

本发明以硅酸钙作为造纸用助留增厚剂应用于纸张抄造；优选的，所述硅酸钙为中国专利授权公告号CN102249253B，发明名称为“高铝粉煤灰生产氧化铝联产活性硅酸钙的方法”中所述的活性硅酸钙。

本发明提供了所述硅酸钙作为造纸用助留增厚剂应用于纸张抄造的方法，包括以下步骤：

(1)将硅酸钙与水混合，制成分散液；将分散液过筛，浆液备用；

(2)将造纸填料加入纸浆中，再加入步骤(1)制备的浆液；或者将造纸填料与步骤(1)制备的浆液同时加入纸浆中；

(3)添加其它造纸助剂，按照常规造纸工艺进行纸张抄造。

其中，步骤(1)中硅酸钙按照2-5％的固含量与水混合，制成分散液。以硅酸钙绝干用量计，硅酸钙的用量为20-150kg/吨纸；在此用量范围内既能起到较好的助留效果，同时能使纸张获得较好的松厚度，且对原生产工艺的影响比较小；优选的，硅酸钙的用量为20-50kg/吨纸；最优选为50kg/吨纸；在分散机中进行分散，分散叶片线速度5-7m/s，分散时间25-40min；优选为，分散机的分散叶片线速度6.5m/s，分散时间30min；将分散液100目筛过筛。

步骤(3)中造纸助剂种类及用量分别为：浆内施胶剂20-30kg/吨纸，阳离子淀粉10-25kg/吨纸，助留剂0.2-0.5kg/吨纸；将添加造纸助剂后的纸浆质量浓度调至0.8％用于纸张抄造。

由于硅酸钙吸水性强，为保证纸张获得良好的表面强度以及适宜的吸水性，采用表面施胶剂进行施胶处理。

本发明采用活性硅酸钙作为助留增厚剂用于纸张抄造，结果表明，当活性硅酸钙用量为30kg/吨纸时，纸张灰分增加5.5个点，即节省纸浆55kg/吨纸；当活性硅酸钙用量为80kg/吨纸时，纸张灰分增加10.7个点，即节省纸浆107kg/吨纸；这说明活性硅酸钙的加入不仅其本身对纸张灰分有较大贡献，同时也提高了浆料中填料的留着。此外，随着活性硅酸钙用量增加，纸张松厚度明显提高，但随着纸张灰分提高，纸张抗张强度有所下降。在此抄造工艺条件下，活性硅酸钙用量为50kg/吨纸时，纸张强度性能良好，抗张指数41.6N·m/g，同时具有较高的灰分(32.6％)和松厚度(1.83cm³/g)。

本发明的技术方案与现有技术相比具有以下优点：

(1)与传统生产工艺相比，不仅可大幅提升造纸浆料中填料和其它细小组分的留着，可明显提高纸张灰分，提高幅度达5个点以上；并且可使纸张具有较高的松厚度；而且，采用硅酸钙作为助留增厚剂用于纸张抄造，可节约造纸过程中的植物纤维用量，降低生产成本，符合造纸产业高灰分、轻量化的发展需求。

(2)操作简单、灵活，对现有生产工艺没有影响，一般纸厂无需额外增加设备；此外，对现有分散设备、浆料流送设备及纸张成型设备可不作任何改动，对设备要求也相对较低，可操作性较强，易于产业化推广应用。

(3)原料来源广泛、成本低廉，其在造纸行业的大规模应用，可为大宗废弃物粉煤灰的综合利用作出重要贡献，有效保护生态环境和矿产资源。

本发明所涉及到的术语定义

除非另外定义，否则本文所用的所有技术及科学术语都具有与本发明所属领域的普通技术人员通常所了解相同的含义。

术语“造纸填料”意指加入纸浆内的一些基本不溶于水的固体微粒，填料一般为无机矿物性的，近年来也发展了有机合成填料；常用的有滑石粉、高岭土、二氧化钛、碳酸钙等。

术语“造纸助剂”意指在制浆造纸过程中为赋予加工工艺和产品某些性能而添加的辅助化学品。

术语“纸张灰分”意指纸张中除了纤维外的杂质，测量方法是在一定温度下灼烧，剩余物质与绝干浆的比即为灰分含量。

术语“纸张松厚度”意指表示纸张的疏密程度的另一个指标，它是指一定重量的纸的体积，在数值上是紧度的倒数，单位为cm³/g。

具体实施方式

下面结合具体实施方案来进一步描述本发明，本发明的优点和特点将会随着描述而更为清楚。但这些实施例仅是范例性的，并不对本发明的范围构成任何限制。本领域技术人员应该理解的是，在不偏离本发明的精神和范围下可以对本发明技术方案的细节和形式进行修改或替换，但这些修改和替换均落入本发明的保护范围内。

实施例1活性硅酸钙的制备

1)、预脱硅，将高铝粉煤灰与质量浓度为20％氢氧化钠溶液(氢氧化钠与高铝粉煤灰的质量比为0.5：1)组成的混合溶液加热到110℃后，导入耐压容器中进行脱硅反应2h，然后进行液固分离得到液相的脱硅液和固相的粉煤灰滤饼，粉煤灰滤饼中的铝硅比比脱硅反应前的高铝粉煤灰高；高铝粉煤灰中氧化铝质量含量高于40％；

2)、活性硅酸钙的制备，包括以下步骤：a、向步骤1)中脱硅液中加入石灰乳进行反应，石灰乳中的有效氧化钙浓度为150g/L，有效氧化钙与滤液中SiO₂摩尔比为1，反应温度为80℃，反应时间为60min，过滤，得到硅酸钙滤饼，滤液浓缩后返回步骤1)作为氢氧化钠溶液循环使用，实现了脱硅液苛化与氢氧化钠的回收利用；b、将硅酸钙滤饼洗涤后加入清水制备液固比为4的硅酸钙浆液；向硅酸钙浆液中加入石灰乳进行脱碱反应，石灰乳的加入量为石灰乳中有效氧化钙与干基活性硅酸钙质量比60：1，脱碱反应时间为70min；脱碱反应得到的硅酸钙用清水洗涤，清水温度为80℃，洗涤4遍；c、脱碱反应得到的硅酸钙用清水洗涤后加入到质量浓度为5/1000稀硫酸溶液中，干基活性硅酸钙与浓硫酸的质量比40：1，浸泡时间为40min；硫酸铝与干基活性硅酸钙的质量比为70：1，浸泡时间为40min，洗涤用清水温度为70℃，洗涤2遍；加入硫酸铝将pH值降至10以下，将降pH、洗涤后的活性硅酸钙打入沉降池，加水调制成液固比为6的浆液，静止沉降5h后用泵将底部渣子抽走，过滤上部干净活性硅酸钙，烘干得到白度为92％的活性硅酸钙产品。

实施例2硅酸钙用于纸张抄造

1、实验材料

实施例1制备的活性硅酸钙；商品针叶浆及阔叶浆；填料为滑石粉。

2、实验方法

(1)将活性硅酸钙按照3％的固含量与水充分混合，进行分散；分散机分散叶片线速度6.5m/s，分散时间30min；分散后的硅酸钙分散液经100目筛过筛处理，浆液备用；

(2)针叶浆：阔叶浆按照质量比3:7配制浆料，其中针叶浆打浆度40°SR，阔叶浆打浆度35°SR；

(3)将造纸填料滑石粉与步骤(1)制备的浆液同时加入步骤(2)配制的浆料中；

(4)添加其它造纸助剂：浆内施胶剂、阳离子淀粉和助留剂；

(5)调整浆料质量浓度至0.8％，按照常规造纸工艺进行纸张抄造；

(6)采用表面施胶剂进行施胶处理。

浆料配比见表1。

表1 浆料配比

3、实验结果

纸张测试结果见表2。

表2 纸张性能检测结果

结果表明，当活性硅酸钙用量为30kg/吨纸时，纸张灰分增加5.5个点，即节省纸浆55kg/吨纸；当活性硅酸钙用量为80kg/吨纸时，纸张灰分增加10.7个点，即节省纸浆107kg/吨纸，这说明活性硅酸钙的加入不仅其本身对纸张灰分有较大贡献，同时也提高了浆料中填料的留着。此外，随着活性硅酸钙用量增加，纸张松厚度明显提高；但随着纸张灰分提高，纸张抗张强度有所下降。在此抄造工艺条件下，活性硅酸钙用量为50kg/吨纸左右时，纸张强度性能良好，同时具有较高的灰分和松厚度。

实施例3硅酸钙用于纸张抄造

1、实验材料

2、实验方法

(1)将活性硅酸钙按照2％的固含量与水充分混合，进行分散；分散机分散叶片线速度5m/s，分散时间25min；分散后的硅酸钙分散液经100目筛过筛处理，浆液备用；

(3)先将造纸填料滑石粉加入步骤(2)配制的浆料中，再将步骤(1)制备的浆液加入浆料中；

(4)添加其它造纸助剂：浆内施胶剂、阳离子淀粉和助留剂；

(6)采用表面施胶剂进行施胶处理。

浆料配比见表3。

表3 浆料配比

3、实验结果

纸张测试结果见表4。

表4 纸张性能检测结果

实施例4硅酸钙用于纸张抄造

1、实验材料

2、实验方法

(1)将活性硅酸钙按照5％的固含量与水充分混合，进行分散；分散机分散叶片线速度5m/s，分散时间25min；分散后的硅酸钙分散液经100目筛过筛处理，浆液备用；

(4)添加其它造纸助剂：浆内施胶剂、阳离子淀粉和助留剂；

(6)采用表面施胶剂进行施胶处理。

浆料配比见表5。

表5 浆料配比

3、实验结果

纸张测试结果见表6。

表6 纸张性能检测结果

Claims

1.硅酸钙作为造纸用助留增厚剂的应用。

2.按照权利要求1所述的应用，其特征在于，所述硅酸钙是活性硅酸钙，其制备方法包括以下步骤：

(1)预脱硅，将高铝粉煤灰与氢氧化钠溶液混合后加热，导入耐压容器中进行脱硅反应，液固分离得到液相的脱硅液和固相的粉煤灰滤饼；

(2)活性硅酸钙的制备：

a、向步骤(1)中所述脱硅液中加入石灰乳进行反应，过滤得到硅酸钙滤饼；

b、将所述硅酸钙滤饼洗涤后加入清水制备硅酸钙浆液，向所述硅酸钙浆液中加入石灰乳进行脱碱反应；

c、将脱碱反应得到的硅酸钙用清水洗涤后加入到稀硫酸溶液中，浸泡；加入硫酸铝将pH值降至10以下，浸泡；后经洗涤、除渣、过滤、烘干获得活性硅酸钙。

3.按照权利要求1所述的应用，其特征在于，包括以下步骤：

(3)添加其它造纸助剂，按照常规造纸工艺进行纸张抄造。

4.按照权利要求3所述的应用，其特征在于：步骤(1)中硅酸钙按照2-5％的固含量与水混合。

5.按照权利要求3所述的应用，其特征在于：步骤(1)中以硅酸钙绝干用量计，硅酸钙的用量为20-150kg/吨纸；优选为20-50kg/吨纸；最优选为50kg/吨纸。

6.按照权利要求3所述的应用，其特征在于：步骤(1)在分散机中进行分散，分散叶片线速度5-7m/s，分散时间25-40min；优选为，分散机的分散叶片线速度6.5m/s，分散时间30min；将分散液100目筛过筛。

7.按照权利要求3所述的应用，其特征在于，步骤(3)中造纸助剂种类及用量分别为：浆内施胶剂20-30kg/吨纸，阳离子淀粉10-25kg/吨纸，助留剂0.2-0.5kg/吨纸。

8.按照权利要求3所述的应用，其特征在于，步骤(3)将添加造纸助剂后的纸浆质量浓度调至0.8％用于纸张抄造。